青滨院可编程控制器应用技术教案

学习目标：掌握PLC的定义和分类了解PLC的应用现状与发展趋势。了解目前PLC比较有代表性的生产厂家及产品。第一章可编程控制器概论可编程控制器的产生可编程控制器产生的必要性在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。对生产工艺多变的系统适应性差，一旦生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构。1968年，美国通用汽车公司(GM公司)为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降低成本，缩短开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了10项招标技术指标。其主要内容如下：10项指标：1、编程简单，可在现场方便地编辑及修改程序。2、价格便宜，其性能价格比要高于继电器控制系统。3、体积要明显小于继电器控制柜。4、可靠性要明显高于继电器控制系统。5、具有数据通信功能。6、输入可以是交流115V电压信号。7、输出为115V、2A以下的负载。8、硬件维护方便，最好是插件式结构。9、扩展时，原有系统只需做很小改动。10、用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。可编程控制器的发展阶段第一代：从第一台可编程控制器诞生到70年代初期。其特点是：CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器；第二代：70年代初期到70年代末期。其特点是：CPU采用微处理器，存储器采用EPROM；第三代：70年代末期到80年代中期。其特点是：CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等；第四代：80年代中期到90年代中期。PLC全面使用8位、16位微处理芯片的位片式芯片，处理速度也达到1us/步；第五代：90年代中期至今。PLC使用16位和32位的微处理器芯片，有的已使用RISC芯片。可编程控制器定义由于PLC在不断发展，因此对它进行确切的定义是比较困难的。国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee，IEC)在1987年的第3版中对PLC作了如下的定义：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关设备的设计原则是它应按易于与工业控制系统联成一个整体和具有扩充功能。第三节可编程控制器的分类一、根据I/O点数分类微型机：控制点数仅几十点小型机：控制点数100~500点左右中型机：控制点数500~1000点左右大型机：控制点数1000点以上巨型机：控制点数可达上万、甚至于几万点根据结构形式分类整体式：整体式PLC的CPU、存储器、I/O单元、电源安装在同一机体内，构成主机。模板式：PLC组合式（模块式）PC为总线结构，其总线做成总线板，上面有若干个总线槽，每个总线槽上可安装一个PC模块，不同的模块实现不同的功能。三、根据用途分类用于顺序逻辑控制用于闭环过程控制用于多级分布式和集散控制系统用于机械加工的数字控制和机器人控制四、根据生产厂家分类德国西门子公司，日本OMRON公司的C系列，三菱公司的F系列，东芝公司的EX系列，美国哥德公司的M84系列，美国通用电气公司的GE系列，美国A－B公司的PLC－5系列，德国西门子公司的S5、S7系列等。可编程控制器应用现状可编程控制器市场状况国际市场：在全世界约200家可编程控制器生产厂商中，控制整个市场60%以上份额的公司只有6家，即美国的A－B公司，GE－FANUC公司，德国的SIEMENS公司，法国的SCHNEIDEDMODICON公司，日本的MITSUBISHI公司，OMRON公司。国内市场：我国对PLC的研制始于1974年，但始终未走出实验室。20世纪80年代中期以掀起研制热潮，目前全国几十个生产厂家，但产品大多为128个开关量以下的小型机。目前国内市场几乎被国外的PLC产品占领，在大、中型PLC中几乎100%是国外产品。可编程控制器应用范围电力工业：输煤系统控制、锅炉燃烧管理、灰渣和飞灰处理系统。机械工业：数控机床、自动装卸机、移送机械、工业用机器人控制。汽车工业：移送机械控制、自动焊接控制、装配生产线控制。钢铁工业：加热炉控制、高炉上料和配料控制、钢板卷取控制。化学工业：化学反应批量控制、化学水净化处理、自动配料。食品工业：发酵罐过程控制、配比控制、净洗控制、包装机控制。造纸工业：纸浆搅拌控制、抄纸机控制、卷取机控制。轻工业：玻璃瓶厂炉子配料及自动制瓶控制、注塑机程序控制。纺织工业：手套机程序控制、落纱机控制、高温高压染缸群控。建材工业：水泥生产工艺控制、水泥配料及水泥包装。公用事业：大楼电梯控制、大楼防灾机械控制。交通运输业：电动轮胎起重机控制、交通灯控制。木材加工：单板干燥机控制、人造板生产线控制。可编程控制器发展趋势系列化、模板化：一般的PLC分为主模板、扩展模板、I、O模板以及各种智能模板，每种模板的体积都较小，相互连接方便，使用简单，通用性更强。小型机功能强化：随着微电子技术的进一步发展，PLC的结构更为紧凑，体积更小，安装和使用更为方便。很多小型机不仅有开关量I、O，还有模拟量I、O、高速计数器、高速直接输出、PWM输出等。中、大型机高速度、高功能、大容量：随着自动化水平的不断提高，对中、大型机处理数据的速度要求越来越高，在三菱公司AnA系列的32位微处理器M887788中，在一块芯片上实现了PLC的全部功能，它将扫描时间缩短为每条基本指令0.15us。低成本：随着新型器件的不断涌现，主要部件成本不断下降，在提高PLC功能的同时，降低了PLC的成本。同时，价格的降低也使PLC真正成为继电器的替代物。多功能：PLC的功能进一步加强，以适应各种控制需要。同时，计算、处理功能的进一步完善，使PLC可以代替计算机进行管理、监控。小结：本章介绍了可编程控制器的产生、定义、分类、应用现状及发展趋势，重点掌握可编程控制器的定义与分类。在学习过程中注意以下几点：可编程控制器的定义：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关设备的设计原则是它应按易于与工业控制系统联成一个整体和具有扩充功能。可编程控制器的分类，并注意区分整体式与模板式的区别。目前可编程控制器朝着系列化、模板化，小型机功能强化，中、大型机高速、高功能、大容量，低成本，多功能的方向发展。

学习目标：了解可编程控制器的特点及与其他控制系统的比较掌握可编程控制器的硬件组成掌握可编程控制器的工作原理第二章可编程控制器的功能、结构和工作原理第一节可编程控制器的特点和主要功能一、可编程控制器的一般特点抗干扰能力强，可靠性很高编程方便使用方便维护方便设计、施工、调试周期短易于实现机电一体化二、可编程控制器与继电器逻辑控制系统的比较电器控制采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的功能。PLC控制只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的改变。从适应性、可靠性及设计、安装、维护等各方面。三、可编程控制器与其他工业控制器的比较可编程控制器与通用微型计算机的比较可编程控制器与微型计算机有相似的构造由CPU、RAM、ROM、I/O接口等构成的，但又不同于一般计算机。用于工业现场的工业控制控制强电设备，有光电隔离程序设计为梯形图语言自诊断、监控功能循环扫描及中断的工作方式抗干扰能力强，可靠性极高可编程控制器与集散控制系统的比较发展基础不同扩展方向不同有小型计算机构成的中小型DOC将被PLC构成的DOC所代替可编程控制器与工业控制计算机的比较硬件方面硬件结构专用；信号采集和控制输出的功率强；采取抗干扰措施。软件方面增加了PID等控制算法；编程采用梯形图语言。四、可编程控制器的性能指标简单的用以下五个指标来评价其性能：CPU芯片、编程语言、用户程序存储量、I/O总数、扫描速度处理器技术指标反映出CPU类型、编程方法、用户程序存储容量等。I/O模板技术指标开关量输入模板要反映出输入点数/块、电源类型、工作电压等级以及COM端、输入电路等开关量输出模板要反映出输出点数/块、电源类型、工作电压等级以及COM端、输入电路等模拟量I/O模板，反映出它的输入/输出路数、信号范围、分辨率、精度、转换时间等编程器及编程软件五、可编程控制器的主要功能顺序逻辑控制运动控制定时控制计数控制步进控制数据处理模数和数模转换通信及联网第二节可编程控制器的硬件组成一、可编程控制器的基本结构PLC的基本结构可用微型计算机控制系统常用的单总线结构形式来表示，如下图所示：二、可编程控制器的各个组成部分的功能中央处理器（CPU）CPU是PLC的核心，其主要任务是：接收与存储用户程序和数据；检查编程语法错误，诊断故障；接收输入信号；读取并执行用户程序；更新有关标志位的状态。存储器系统程序存储器：主要用来存储可编程控制器的内部信息。用户程序存储器：一般分为程序存储器和用户存储器。●常用存储器：可读写存储器CMOS-SRAM、只读存储器EPROM、电可擦除可编程的只读存储器E2PROM3.数字量（或开关量）输入部件及接口数字量（或开关量）输入模板的外部接线方式=1\*GB3①汇点式输入接线方式下图所示（a）（b）图（a）的全部输入点为一组，共用一个电源和公共端；图（b）将全部输入点分为两组，每组有一个单独的电源和公共端。=2\*GB3②隔离式输入接线方式下图所示在隔离式输入接线方式中，每一个输入回路有两个接线端子，有单独的一个电源供电。数字量输入模板的接口电路=1\*GB3①直流数字量输入模板:主要由输入信号处理、光电隔离、信号锁存、口地址译码和控制逻辑组成=2\*GB3②交流数字量输入模板4.数字量（开关量）输出部件及接口数字量输出模板的接线方式：可分为汇点式输出方式和隔离式输出方式数字量输出接口方式：可分为直流数字量输出接口模板（晶体管输出型）、交流数字量输出接口模板（双向晶闸管输出型）及继电器输出接口模板（继电器输出型）。上图：晶体管输出型上图：双向晶闸管输出型上图：继电器输出型5.模拟量输入/输出接口模板（1）模拟量输入接口模板：把被测模拟量信号转变成数字量信号。（2）模拟量输出接口模板：把数字信号转变成模拟信号。6.智能I/O接口：智能单元本身是一个独立的计算机系统，它有自己的CPU、

系统程序、存储器，及与外界过程相连的接口。7.扩展接口8.通信接口9.编程器：用于用户程序的输入、编辑、调试和监视。有简易编程器、智能编程器、用PC机作编程器。10.电源PLC外部工作电源：一般为单相85~260V50Hz/60Hz交流电源11.总线12.PLC的外部设备：人--机接口装置、外存储器、打印机、EPROM写入器第三节可编程控制器的软件及编程语言一、系统软件：即PLC的系统监控程序，可分为三部分：系统管理程序用户指令解释程序标准程序模板和系统调用二、应用软件：指用户根据自己的控制要求编写的程序。其编程方式有：梯形图语言（继电器语言）指令语句表用助记符来表达PLC的功能逻辑功能图由功能符号组成的功能块来表达命令顺序功能图（SFC）采用画工艺流程图的方法编程高级语言第四节可编程控制器的工作原理一、PLC控制系统的等效工作电路其等效工作电路分为三部分，即输入部分、内部控制电路和输出部分。如图2-4所示图2-4PLC等效工作电路输入部分：由外部输入电路、PLC输入接线端子和输入继电器组成；采集输入信号的功能。内部控制电路：由用户程序形成的用“软继电器”来代替用继电器的控制逻辑，对输入/输出信号的状态进行检测、判断、运算、和处理。输出部分：由输出继电器的外部动合触点、输出接线端子和外部驱动电路组成，用来驱动外部负载。二、可编程控制器的工作过程小型PLC工作过程的两个显著特点：周期性扫描和集中批处理周期性扫描是PLC特有的工作方式小型PLC的工作流程下图所示根据上图，可将PLC的周期性扫描过程分为四个扫描阶段：公共处理扫描阶段输入采样扫描阶段第一个集中批处理过程执行用户程序扫描阶段第二个集中批处理过程输出刷新扫描阶段第三个集中批处理过程三、PLC对输入/输出的处理规则通过对PLC的用户程序执行的过程分析，可总结出PLC对输入/输出的处理规则，下图所示。输入映像寄存器中的数据，是在输入采样阶段扫描到的输入信号的状态，是集中写入的，在本扫描周期中，它不随外部输入信号的变化而变化。输出映像寄存器的状态是由用户程序中输出指令的执行结果来决定的。输出锁存器中的数据是在输出刷新阶段，从输出映像寄存器中集中写入的。输出端子的输出状态，是由输出锁存器中的数据确定的。执行用户程序时所需的输入、输出状态，是从输入映像寄存器和输出映像寄存器中读出的。四、PLC的扫描周期及滞后响应PLC扫描周期与PLC的时钟频率、用户程序的长短及系统配置有关。响应时间的快慢与以下因素有关：输入滤波器的时间常数（输入延迟）输出继电器的机械滞后（输出延时）PLC的循环扫描工作方式PLC对输入采样、输出刷新的集中批处理方式用户程序中语句顺序安排不当五、可编程控制器的内部器件输入继电器：PLC的数据存储区中与外部输入端子有着明确对应关系的基本元件输出继电器：PLC的数据存储区中与外部输出端子有着明确对应关系的基本元件内部继电器：PLC内部的一种辅助继电器特殊继电器：系统软件决定其功能和状态定时器：完成定时操作计数器：实现计数操作数据寄存器：进行数据处理和数值运算小结：本章节主要讲解可编程控制器的特点、硬件知识和工作原理。可编程控制器是一种新型的工业控制专用计算机，其特点是利用计算机对工业设备直接进行电气控制。可编程控制器利用软件进行控制，其工作过程可分为公共扫描、输入采样、程序执行、输出处理几个阶段，并采用扫描循环工作方式，这一点与传统继电器-接触器系统是完全不同的，也是其性能得到提高的基础之一。

学习目标：了解SYSMAC－C可编程控制器元件及存储区域分配；掌握P型机系统配置；掌握P型机与CPM1A型机的区别。第三章SYSMAC－C系列可编程控制器第一节SYSMAC－C系列PLC的编程元件及存储区分配存储器的常用单位有位、字节、字（或通道）等，1位二进制数称为1个位，1个字由16个位组成。每位存储器有1或0两种状态，而继电器的线圈只有“通电”或“断电”状态，因此可以将一位存储器看做是一个“软”继电器。如果该位状态是1，则认为该“软”继电器线圈“通电”，如果该位状态是0，则认为其线圈“断电”。OMRON公司的PLC将整个数据存储器分为9个区，分别是：输入/输出继电器区、内部辅助继电器区、特殊继电器区、保持继电器区、暂存继电器区、定时计数器区、数据存储区、辅助记忆继电器区、链接继电器区。输入/输出继电器区通过输入继电器区中的各个位与现场的输入设备建立联系，输入继电器为只读存储器。通过输出继电器区中的各个位与现场的输出设备建立联系，输出继电器是可读可写的存储器。内部辅助继电器区:用作中间变量，与输入端、输出端无对应关系，其触点只供内部编程使用，合理利用内部辅助继电器可实现输入与输出之间的复杂交换。特殊继电器区：用于监测PLC的工作状态，提供时钟脉冲，给出错误标志。可按通道，也可按位进行访问。保持继电器区：在PLC电源切断时，仍能记忆原来的ON与OFF状态，主要靠PLC内部的锂电池或大电容器的支持。暂存继电器区：用于暂时存储程序分支点之前的ON与OFF状态。定时计数器区：定时器包括普通定时器和高速定时器，用于定时控制。计数器包括普通计数器和可逆计数器，用于记录脉冲的个数。数据存储区：提供了在数据处理和计算过程中专门用于存储数据的单元。只能以通道形式使用，不能按位使用。辅助继电器区：主要用于存储PLC的工作状态信息，具有断电保持功能。10、链接继电器区:当PLC与PLC之间进行1：1通信链接时，使用链接继电器区与对方交换数据。第二节SYSMAC－C系列P型机概述1、P型机的硬件单元型号标准：C系列P型机所有硬件单元，都依其功能、特点和性质，编以相应的型号，很方便用户选用。基本单元：基本单元就是主机单元，包括CPU、RAM、ROM、输入输出端子、输入输出状态指示发光二极管、高速计数输入端子、24VDC输出端子。I/O扩展单元：当基本单元的I/O点数不够时，可采用扩展I/O，增加所需的I/O点数。编程器：对程序进行输入和编辑，并能对PLC的运行情况进行实时监视，分简易编程器和图形编程器。其他单元还有I/O链接单元、模拟定时单元、A/D、D/A等。2、C系列P型机的系统配置：C系列P型机可能的配置方案见下表3－12I/O点数单元组合特殊单元合计输入输出CPU单元I/O扩展左边的无论哪种组合，都可再和I/O链接单元或模拟定时器单元的任意一个单元连接20128C20P24168C20PC4K－I1212C20PC4K－O281612C28P322012C28PC4K－I1616C28PC4K－O36288C20PC16P－I1224C20PC16P－O402416C20P3、C系列P型机的技术指标见图3－13、3－14、3－15。第三节SYSMAC系列CPM1A概述一、CPM1A的特点和功能1、CPM1A的特点：体积小、配置简单灵活、指令丰富、内部器件多。2、CPM1A的功能概述：具有可选择输入时间常数的滤波功能。无后备锂电池。具有外部中断输入功能。具有快速响应输入功能。具有间隔定时器中断功能。具有高速计数器功能。具有模拟设定电位器。具有与上位机通信的功能。具有与计算机进行辅助设计的功能。3、响应速度快：循环扫描直接输出，即时刷新处理，指令时间短。二、CPM1A的系统配置1、CPM1A的系统配置：系统构成：CPU＋编程器（1）CPM1A的CPU单元型号型号继电器输出晶体管输出输入输出10点I/OCPM1A-10CDR-ACPM1A-10CDT-D（NPN）64CPM1A-10CDR-DCPM1A-10CDT1-D（PNP）20点I/OCPM1A-20CDR-ACPM1A-20CDT-D（NPN）128CPM1A-20CDR-DCPM1A-20CDT1-D（PNP）30点I/OCPM1A-30CDR-ACPM1A-30CDT-D（NPN）1812CPM1A-30CDR-DCPM1A-30CDT1-D（PNP）40点I/OCPM1A-40CDR-ACPM1A-40CDT-D（NPN）2416CPM1A-40CDR-DCPM1A-40CDT1-D（PNP）（2）上位链接：CPM1A可与上位计算机通过RS－232适配器进行1：1通信，也可以同OMRON公司的其他型号的PLC一起通过RS－422适配器与上位计算机进行1：n通信。（4）编程工具：简易编程器或IBMPC/AT兼容机利用编程软件实现。2、CPM1A的通道分配输入输出继电器的地址分配CPU单元I/O扩展单元输入继电器号输出继电器号输入继电器号输出继电器号10点00000~0000501000~01003不能带I/O扩展单元20点00000~0001101000~01007不能带I/O扩展单元输入继电器号输出继电器号输入继电器号输出继电器号30点00000~0001100100~0010501000~0100701100~0110300200~00211（第1台）00300~00311（第2台）00400~00411（第3台）01200~01207（第1台）01300~01307（第2台）01400~01407（第3台）40点00000~0001100100~0011101000~0100701100~0110700200~00211（第1台）00300~00311（第2台）00400~00411（第3台）01200~01207（第1台）01300~01307（第2台）01400~01407（第3台）内部辅助继电器地址分配：通道为200－231CH，共32个通道，512个继电器，其地址编号为20000－23115。暂存继电器地址的分配：CPM1A由编号位为TR0~TR7的八个暂存继电器。保持继电器地址的分配：HR00－HR19CH定时器、计数器地址的分配：TIM/CNT000-127三、CPM1A的技术指标见图3－26，3－27第四节SYSMAC－C系列CQM1H型机概述CQM1系列可编程控制器CQM1系列可编程控制器是OMRON公司的小型PLC，是模块式结构，最多可插11个模块，最大I/O点数192点；内置RS-232接口中，可方便地与上位计算机及其他PLC连接。二、CQM1H系列可编程控制器CQM1H是新近推出的一种功能完善的紧凑型PC，是CQM1的升级产品。CQM1H也采用无底板模块式结构，模块之间靠侧面的总线连接器相连。CQM1H系列PLC的硬件系统配置包括CPU单元、电源单元、存储器盒（可选）、输入单元、输出单元、内装板、特殊功能单元和通信单元。2、CQM1H系列PLC的I/O通道分配如图所示，CQM1H和CQM1一样按照固定的位置对I/O单元和特殊功能单元进行I/O通道分配。CQM1H的IR000~IR015、IR100~IR115作为输入字和输出字。第一个输入字IR000总是被分配到CPU的16位内置的输入点上，输出字总是从IR100开始依次分配。I/O字分配第五节SYSMAC－C系列α型机概述SYSMAC－C系列C200Hα系列PLCC200Hα系列PLC是C200H和C200HS之后推出的新一代系列PLC产品C200Hα系列PLC包括与C200H和C200HS系列PLC功能比较。C200Hα系列除了基本性能得到提高外，主要在通信和数据方面做了大量改进：运用了ETHERNET卡和存储卡。内置通信协议宏功能。提供品种齐全的通信模块，除在CPU本体有RS232C接口用于与计算机通信外，还有6种通信模块。提供两种Component网络总线。SYSMCLINK数据链接区域容量得到扩大。C200Hα系列PLC与C200H和C200HS系列PLC比较如下表C200Hα与C200HS、C200H的基本性能比较项目规格C200HαC200HSC200H指令数基本指令14条14条12条应用指令231条215条160条执行时间基本指令0.1us以上0.375~1.313us0.75~2.25us应用指令0.4us以上数10us34~724us存储器程序存储器最大63.2K字最大15.2K字最大7.2K字标准DM6144字6144字1000字固定DM512字512字1000字扩展DM3000字3000字无EM最多6K×16存储体无无继电器区I/O位(远程I/O使用)640~1184880（1680）880（1680）IR位6000多6000多3000多SR位10161016312TR位888HR位160016001600AR位448448448LR位102410241024TIM/CNT512512512I/O单元连接I/O扩展机架最多2或3个最多2个最多2个特殊I/O单元最多16个最多10个最多10个CPU功能RS232C口部分有部分有没有时钟功能除C200HE~CPU11都有所有机型都有部分有或配内存卡时有小结：本章节对SYSMAC-C系列机型分别加以讲解，重点介绍CPM1A机型，其内部资源如下：输入、输出继电器：输入继电器用来接收可编程控制器的外部信号，它不能被程序指令驱动，只能由外部信号驱动。输入继电器最多可占10个通道，160个输入继电器。输出继电器也是10个通道，共160个输出继电器。内部继电器：通道为200－231CH，共32个通道，512个继电器，其地址编号为20000－23115。暂存继电器地址的分配：CPM1A由编号位为TR0~TR7的八个暂存继电器。保持继电器地址的分配：HR00－HR19CH定时器、计数器地址的分配：TIM/CNT000-127

学习目标：掌握PLC的基本指令能够用常用基本指令进行简单梯形图设计掌握CPM1A的子程序指令、中断控制指令、步进指令功能第四章SYSMAC－C系列指令系统SYSMAC－C系列指令SYSMAC-C系列各种指令的分类表示方法如下所述:按指令长度分类：单字指令、双字指令、三字指令、四字指令按操作数的特点分类：位操作数、字节操作数、字操作数、双字操作数、多字操作数按I/O、I/R、TIM/CNT通道编码位数分类：两位数通道编码、三位数通道编码按使用情况分类：基本逻辑指令、功能指令按具有前沿微分功能分类：大多数指令可以使用前沿微分(DIFU)功能，只要在该指令前加@即可。SYSMAC－C系列CPM1A型机指令系统基本指令LD：LD指令表示常开触点与左侧母线连接；指令格式：LDXXXX操作数XXXX为继电器号LDNOT： LDNOT指令表示常闭触点与左侧母线连接指令格式：LDNOTXXXX操作数XXXX为继电器号3、AND指令表示常开触点与前面的触点电路相串联;指令格式：ANDXXXX操作数XXXX为继电器号4、ANDNOT指令表示常闭触点与前面的触点电路相串联。指令格式：ANDNOTXXXX操作数XXXX为继电器号5、OR指令表示常开触点与前面的触点电路相并联；指令格式：ORXXXX操作数XXXX为继电器号6、ORNOT指令表示常闭触点与前面的触点电路相并联指令格式：ORNOTXXXX操作数XXXX为继电器号7、OUT指令输出运算结果；指令格式：OUTXXX操作数XXXX为继电器号例：8、ANDLD指令用于逻辑块的串联连接，即对逻辑块进行逻辑“与”的操作。方法１ 方法2LD 00000 LD 00000AND 00001 AND 00001ORNOT 00002 ORNOT 00002LD 00003 LD 00003OR 00004 OR 00004ANDLD LD 00005LD 00005 ORNOT 00006ORNOT 00006 ANDLDANDLD ANDLD OUT 20000 OUT 20000在方法2中，ANDLD指令之前的逻辑块数应小于等于8，而方法1对此没有限制。9、ORLD指令用于逻辑块的并联连接，即对逻辑块进行逻辑“或”的操作。例：例：10、定时器的最小定时单位为0.1秒，定时范围0~999.9秒，定时时间为SV×0.1秒。定时器为通电延时，当定时器的输入为OFF时，定时器的输出为OFF。当定时器的输入变为ON时，开始定时，定时时间到，定时器的输出变为ON。若输入继续为ON，则定时器的输出保持为ON。当定时器的输入变为OFF时，定时器的输出随之变为OFF。11、Ｎ为计数器TC号，SV为计数设定值。CP为计数脉冲输入端，R为复位端。计数器编程时,先编计数输入端，再编复位端,最后编CNT指令。(2)定时器和计数器的编号是共用的，使用时不能冲突。12、暂存继电器TR共有8位,分别为TR0~TR7，TR位可用来暂时存储执行结果，如果一个TR位被设置于一个分支点处，则当前的执行结果就会存储在指定的TR位中。编程规则梯形图中只能出现输入继电器的触点，不能出现输入继电器的线圈。梯形图中各继电器的触点数量是没有限制的，可任意使用。梯形图中的各继电器处于周期性的循环扫描中，各继电器的动作顺序取决于扫描顺序。梯形图中的电流为概念电流，只能从左到右，不能从右向左，也不能双向流动。绘制梯形图的规则1、梯形图中线圈应放在最右边2、触点不能画在垂直路径上3、编程时，对于逻辑关系复杂的程序段，应按照先复杂后简单的原则编程。4、线圈右边不能再接任何触点。所有未使用的输出继电器可用作内部辅助继电器应结合具体厂家的PLC说明书进行使用。应使程序结构尽可能简单，不必为减少触点的使用次数使程序结构过于复杂。四、输入端子接入动断触点的处理通常输入设备在(特别是控制按钮和行程开关)，在I/O接线图中是按照接入动合触点考虑的，这样停止按钮在梯形图程序中，应以动断触点形式出现。对于某些只能使用动断触点的设备，在接线图中只能使用其动断触点，在梯形图中应根据编程时所使用的输出器件(是一般输出继电器还是锁存器)来决定其触点的断、合状态。五、输出线圈的使用问题1、不允许两个线圈串联使用2、尽量避免出现双线圈输出同一个程序中，同一元件的线圈使用了两次或多次，称为双线圈输出。3、并联输出：梯形图中，两个以上线圈可并联输出4、连续输出：5、复合输出：六、功能指令：功能指令在对应的编程器上没有与其对应的输入键，输入功能指令时，先按下FUN，然后输入功能代码。1、空操作指令用来取消某一步操作2、END指令表示程序结束3、联锁/联锁解除指令IL/ILC电路图中，A点为分支点，右侧分为若干条支路，且每条支路都有触点控制JMP跳转开始JME跳转结束两指令应配合使用，在JMP和JME之间的程序是正常执行不是跳过，取决于JMP指令之前的结果。SFT移位寄存器指令：开始通道号St必须小于或等于结束通道号E，且St和E必须在同一区域。例：SFT指令编程时，先编数据输入端，再编移位脉冲端，再编复位端，最后编SFT指令。6、KEEP锁存器指令：根据两个执行条件，KEEP用来保持指定继电器Ｎ的ON状态或OFF状态。具有断电保持功能。例：7、CNTR可逆计数器指令：Ｎ为计数器TC号，SV为计数设定值。ACP为加计数脉冲输入端，SCP为减计数脉冲输入端，R为复位端。例：可逆计数器编程时，先编加计数脉冲输入端，再编减计数脉冲输入端，后编复位端，最后编CNTR指令8、DIFU前沿微分指令：当执行条件由OFF变为ON时，上升沿微分DIFU使指定继电器在一个扫描周期内为ON9、DIFU后沿微分指令：当执行条件由ON变为OFF时，下降沿微分指令DIFD使指定继电器在一个扫描周期内为ON。10、TIMH高速定时指令高速定时器的最小定时单位为0.01秒，定时范围为0~99.99秒，定时时间为SV×0.01秒。除此之外，其它情况TIMH与TIM相同。11、WSFT通道移位指令：当执行条件为ON时，WSFT每执行一次将St和E通道中的数据以字为单位左移一次，0000移进St，E中的数据溢出丢失。12、CMP比较指令：当执行条件为ON时，比较C1和C2的大小，将比较结果送SR区的标志位：大于标志位25505等于标志位25506小于标志位25507出错标志位2550313、MOV传送指令：例：当00000为ON时，执行MOV指令，将常数0196送至DM0000。14、BIN十进制到二进制转换指令：当执行条件为ON时，BIN将S中的BCD数转换为二进制数，存入R中。转换过程中，S的内容保持不变。15、BCD二进制到十进制换指令：当执行条件为ON时，BIN将S中的BCD数转换为二进制数，存入R中。转换过程中，S的内容保持不变。16、ADD加法指令：当执行条件为ON时，ADD将Au、Ad的内容和CY相加，结果存入R中，若结果大于9999将把CY置为ON。17、SUB减法指令：当执行条件为ON时，SUB将Mi的内容减去Su的内容和CY，结果存入R中。若结果为负，将置为CY，而R中的内容为实际结果的十进制补码。18、STC置进位标志指令：当STC的执行条件为ON时进位标志位25504被置为1。CLC清进位标志指令：当CLC的执行条件为ON时，进位标志位25504被置为0。19、MLPX译码指令：当执行条件为ON时，MLPX对S中指定的数字进行译码，译码的结果存入R开始的通道中。最多可对4位数字同时译码。S中第一个要译码的数字由C指定，译码的结果存入R通道中；第二个要译码的数字是紧邻第一个数字的最高位数字，译码的结果存入R+1通道中；下面以此类推。控制字转换举例：20、DMPX编码指令：是把源通道中的内容为ON的最高一位是第几位，编为4位二进制数传送到目的通道中由数字目标指定的4位二进制中云21、高速计数指令：可实现高速计数，有两种计数模式：加计数模式和减计数模式。第三节常用基本程序举例1、用计数器实现长时间定时注：25500是特殊继电器的位，提供0.1s时钟脉冲。2、产生脉宽一定的单脉冲3、周期性脉冲序列发生器电路中定时器的线圈上串接自身的常闭触点，定时时间到时，常闭触点断开使其自身线圈断电，因此，这种电路又称自复位定时器。同自复位定时器一样，自复位计数器也可以产生周期性脉冲序列。4、如何实现闪烁电路？用计时器产生周期性方脉冲第四节CPM1A的指令系统一、子程序控制指令1．子程序调用指令：SBS（91）/@SBS（91）SBS在主程序中调用子程序。当执行条件为ON时，SBS（91）N调用编号为N的子程序。2．子程序定义和子程序返回指令—SBN（92）/RET（93）SBN和RET一起使用，SBN（92）N用于每段子程序的开始，定义子程序的编号为N（000-049）。RET（93）用于每段子程序的结尾，表示子程序结束。3．宏指令：MCRO（99）/@MCRO（99）宏指令允许用一个单一子程序代替数个具有相同的结构但不同操作数的子程序。梯形图符号及操作数取值区域二、中断控制指令-----INT（89）/@INT（89）梯形图符号及操作数取值区域例：输入中断模式的程序举例用编程器将DM6628的内容设置为0001，表示00003位中断输入端子。当输入00003接通时，产生中断，转去执行中断处理子程序000。例：计数中断模式的程序举例用编程器将DM6628的内容设置为0001，表示00003为中断输入端子。当输入00003接点闭合10次时，产生中断，转去执行中断处理子程序000。例：单次中断模式的程序举例输入00005接通时，间隔定时器启动，一旦到达限定时间，就产生中断，转去执行中断处理子程序。例：重复中断模式的程序举例输入00005接通时，间隔定时器以重复中断模式启动，每次到达限定时间，就产生中断，转去执行中断处理子程序。步进指令步进指令STEP和SNXT总是一起使用，以便在一个大型程序中的程序段之间设置断点每个程序段（称为一步）是作为一个整体执行的，一个程序段（步）通常对应实际应用中的一个过程。1．单步指令—STEP（08）步进指令—SNXT（09）梯形图符号及操作数取值区域STEP（08）B用来定义一个程序段的开始，它无需执行条件，其执行与否是由控制决定的。SNXT（09）B用来启动步号为B的程序段，SNXT（09）B指令必须写进程序中，并置于STEP（08）B之前的位置。2、步进控制有三种执行类型：顺序执行分支执行并行执行小结：本章通过对CPM1A指令系统的讲解，重点掌握以下指令。基本指令：LD、LD-NOT、AND、AND-NOT、OR、OR-NOT、OUT、AND-LD、OR-LD、TIM、CNT应用指令：IL、ILC、JMP、JME、SFT、KEEP、DIFU、DIFD、TR数据处理指令：WSFT、CMP、MOV、MVN、BIN、BCD、ADD、SUB、STC、CLC、MLPX、DMPX高速计数指令：FUN(98)掌握CPM1A的子程序指令、中断控制指令、步进指令功能在使用这些指令编写程序时，要特别注意指令的格式、逻辑符号、功能以及指定继电器编号的内容，否则编写的程序会因出错而无法正常工作。

学习目标：了解可编程控制器设计的基本原则与步骤；掌握节省I/O点数的常用方法；掌握PLC实际应用中的注意事项。第五章可编程控制器的应用设计第一节可编程控制器控制系统设计的基本原则和步骤一、可编程控制器控制系统的设计原则任何一个电气控制系统所要完成的控制任务，都是为使控制对象（生产控制设备、自动化生产线、生产工艺过程等）满足提出的各项性能指标，最大限度的提高劳动生产率，保证产品质量，减轻劳动强度和危害程度，提高自动化水平。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循的基本原则。最大限度的使被控对象满足提出的各项性能指标：设计人员在进行设计前，就应深入现场进行调查研究，搜集资料，与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，以便协同解决在设计过程中出现的各种问题。确保控制系统的安全可靠：可靠性就是生命线，不能安全可靠工作的电气控制系统，不可能长期投入生产运行的，尤其是在以提高产品产量和质量，保证生产安全为目标的应用场合，必须将可靠性放在首位，必要时应构成冗余控制系统。力求控制系统简单：在能够满足控制要求和保证可靠工作的前提下，应力求控制系统构成简单。只有构成简单的控制系统才具有经济性、实用性的特点，才能做到使用方便和维护容易。留有适当的裕量：考虑到生产规模的扩大，生产工艺的改进等要充分利用可编程控制器易于扩充的特点，在选择PLC的容量（包括存储器的容量、机架插槽数、I/O点的数量等）时，应留有适当的裕量。二、可编程控制器控制系统设计的主要内容明确设计任务和技术条件在设计任务书中，应明确各项设计要求、约束条件及控制方式。因此，设计任务书是整个系统设计的依据。确定用户输入设备和输出设备要明确输入设备的类型（如控制按钮、形成凯管、操作开关、检测元件、保护器件、传感器等）和数量，输出设备的类型（如信号灯、接触器、继电器等执行元件）和数量以及由输出设备驱动的负载（如电动机、电磁阀等），并进行分类、汇总。选择可编程控制器的机型正确、合理的选择机型对于保证整个系统的技术经济性能指标起着重要作用。分配I/O通道，绘制I/O接线图通过多用户输入、输出设备的分析、分类和整理，进行相应的I/O通导分配，并据此绘制I/O接线图。至此，基本完成了PLC控制系统的硬件设计。设计控制程序一般采用梯形图语言设计系统的控制程序。必要时设计非标准设备在进行设备选形式，应尽量选用标准设备。如无标准设备可选，还可能需要设计操作台、控制贵、模拟显示屏等非标准设备。编程控制系统的技术软件在设计任务完成后，要编制系统的技术文件。技术文件一般应包括设计说明书、使用说明书、I/O接线图和控制程序（如梯形图）三、可编程控制器控制系统设计的一般步骤（参考图5－1）评估控制任务在设计前，因该首先把PLC控制与其他控制方式，主要是与继电器控制和微机控制加以比较，特别是从以下几个方面予以考虑。控制规模工艺复杂程度可靠性要求数据处理程度PLC的选型I/O输入、输出处设备的数量和性质在选择PLC时，首先应对系统要求的输入、输出有详细得了解，即输入量有多少，输出量有多少，哪些是开关（或数字）量，哪些是模拟量，对于数字型输出量还应了解负载的性质，以选择合适的输出形式（继电器型、晶体管型、双向晶闸管型）及决定选择整体式还是模块式的PLC.以下图表例讲解：典型电气传动设备及常用电气元件所需I、O点数序号电气设备、元件输入点数输出点数I/O总数1单向运行的交流笼型电动机4152可逆运行的交流笼型电动机5273Y-D启动的交流笼型电动机4374单向运行的变极电动机5385可逆运行的变极电动机64106单向运行的直流电动机96157可逆运行的直流电动机128208单线圈电磁阀2139双线圈电磁阀32510比例阀32511按钮开关1112光电管开关2213信号灯1114拨码开关4415三挡波段开关3316行程开关1117接近开关1118电磁抱闸1119风机1120位置开关2221功能控制单元20（16，32，48）以可逆运行的交流笼型电动机为例：输入信号需要有正向起动按钮、反向起动按钮、停止按钮以及需要正反向连锁的接触器反馈信号（将正、反向接触器的输出信号都反馈到PLC的输入端，这样可以提高系统控制的可靠性），需要占用PLC的5个输入点。输出信号为正、反向接触器的线圈，需要占用PLC的2个输出点。PLC的功能要根据该系统的控制过程和控制规律，确定PLC机应具有的功能。各个系列不同规格的PLC机所具有的功能并不完全相同。如有些小型PLC只能有开关量的逻辑控制功能，而不具备数据处理和模拟处理功能。用户程序存储器的容量一般说来，用户程序存储器所需的内存容量与内存利用率、开关量I/O总点数、模拟量I/O总点数及设计者的编程水平有关。系统设计可编程控制器的系统设计包括硬件设计和软件设计。硬件设计指PLC外部设备的设计。在硬件设计中要进行输入设备的选择，执行元件（如接触器的线圈、电磁阀线圈、指示灯等）的选择，以及控制台、柜的设计。此外还要对PLC做出I/O通道分配表，表中应包含I/O编号、设备代号、名称及功能，应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号排在一起，以便于施工。软件设计可编程控制器的软件设计就是编写用户的控制程序。这是PLC控制系统设计中工作量最大的工作。软件设计的主要内容一般包括：=1\*GB3①存储器空间的分配；=2\*GB3②专用寄存器的确定；=3\*GB3③系统初始化程序的设计；=4\*GB3④各个功能块子程序的编制；=5\*GB3⑤主程序的编制及调试；=6\*GB3⑥故障应急措施；=7\*GB3⑦其他辅助程序的设计。对于电气技术人员来说，编写用户的控制程序就是设计梯形图程序，可以采用逻辑设计法或经验设计法。四、系统调试实验室模拟调试在进行PLC控制系统的程序调试时，所需要的信息可分为三类：程序运算中产生的；操作人员输入的；现场实际状态返回的。在控制程序的实验室联调阶段，前两类信息一般没有问题，只有第三类问题不容易解决。模拟调试法的基本思想是：模拟发生第三类信号，为程序的调试创造出最大限度逼近现场实际情况的环境。模拟方法主要有下述两种。硬件模拟法这种方法通常用于PLC的I/O点数裕量不大，内存较为紧张的场合。此时还需要一些设备，如用另一台PLC来模拟现场发生的信号，并将这些信号以硬连线的方式接到用于控制的PLC的输入模板中去。软件模拟法这种方法是用于PLC的点数和内存均有一定裕量的场合。现场联机统调在统调时，一般应首先屏蔽外部输出，再利用编程器的监控功能，采用分段分级调试方法，通过运行检查外部输入量是否无误，然后再利用PLC的强迫置位/复位功能逐个运行输出部件。做好调试准备拔出全部模板，主机及所有各通道站的电源开关置于“OFF”位置，检查~220V/110V切换开关或跨接线是否正确。主机系统通电检查各个状态指示灯及风扇运行情况。编程器联机调试编程器与主机正确连接后通电，检查显示、风扇，以及装载磁带、磁盘的功能。进行初始化操作，清内存，装入磁带或磁盘。用编程器对主机进行起动、停止操作，然后进行编程操作试验。PLC系统组态配置调整与投入I/O模板调试（1）数字量模板测试输字量输入模板时，只要利用模板端子上的电源接线端，逐一短接各个输入端子，检查输入点LED指示并从编程器上观察该点状态即可。测试数字量输出模板时，利用编程器强制各个输出点为ON，或编一段简单程序使各个输出点置位，检查各个输出点LED指示和输出电压。（2）模拟量模板测试模拟量输入模板时，用一个电压源或电流源作为信号，用电位器分压或分流，提供模拟量输入信号，用电压表或电流表测出输入端信号，然后与PLC内数字信号进行换算比较、检查精度。测试模拟量输出模板时，用编程器给出0点、中点、满数字，实际测量输出电流和电压。PLC系统与操作台、模拟屏、MCC盘的联调PLC与现场输入设备和传动设备的联调用调试程序进行系统静调系统静调是在MCC系统和现场设备为投入或未完全投入的情况下，模拟整个生产过程的控制，主要是为了调试完善应用软件。系统空操作调试MCC盘上主电路不送电，而操作回路给电，在操作台上（包括就地操作台）进行手动、自动各种操作，检查继电器、接触器动作情况，这种调试称为空操作实验。空载单机调试逐台给单机主电路送电，进行就地手动试车。空载联动试车尽可能把全系统所有设备都纳入空载联调，这时应使用实际的应用程序，但某些在空载时无法得到的信号仍然需要模拟，如料斗装、放料信号等，料流信号等，可用时间程序产生。实际热负载试车热负载试车尽量采取间断方式，即试车—处理—再试车。程序存储及归档第二节节省I/O点数的几种方法一、对输入信号的处理1、合并输入扩展法几个动断触点串联或动合触点并联时，用合并输入的方法与PLC相连，可以有效的减少占用PLC的输入点。例：一个两地控制的继电器－接触器控制线路如图5－2，如果输入点比较紧张时，可采取先在PLC外部将四个动断触点串联，两个动合触点并联后再接入PLC的输入端子的方法，只占用两个输入点，如图5－4所示。图5-4采取常闭点、常开点合并输入措施2、分频输入扩展法电动机起、停控制只能通过一个按钮来实现，既节省了PLC点数，又减少外部按钮及接线。机外设置输入扩展法对某些功能简单，与其他设备没有连锁的输入信号，在PLC的输入点紧张时，可设置在PLC外部的输出电路中，如图5－6所示。图5-6将无联锁输入设置在PLC外部分组输入扩展法当具有自动、手动两种操作方式时，可将这两种不同操作方式的输入信号，按自动和手动分成两组，用分组输入的方法有自动/手动转换开关进行切换，并通过外部输入点（图5-7中的0000）控制程序的转换。见图5-7。图5-7分组输入5、矩阵式输入扩展法矩阵是输入扩展法可以显著的减少所需的输入点数。这种方法是将m个输入点作为行线，将n个输出点作为列线，组成m×n矩阵。这种接法类似于计算机键盘扫描电路，只要在n个输出点依次输出编码，而在m个输入点读入各个开关的状态，就可以判别是哪个（或哪些）开关动作。编码输入扩展法：PLC的存储器和内部辅助继电器有大量多余，只缺少几个输入点时，可采用此法。即将按钮或开关信号作编码处理，并在梯形图中设计译码程序，这样可以利用PLC软件来扩展输入点。图5-10编码输入电路特点：双动合按钮的两对动合触点串联后接到PLC的内部24V电源，以免两个动合触点在闭合过程中的静态信号输入到PLC内部。按钮的动合触点的闭合过程一般小于0.1S，因此，在PLC内部的译码程序中，操作信号都通过0.2S的定时器（TIM00）输出，使电路实用可靠。不采用代码为111的信号，以简化按钮的互锁接线。利用跳转指令输入扩展法二、对输出信号的处理1、共用输出点扩展法：如果通、断状态完全相同的两个或多个负载并联时，可共用一个输出点，如图5—12，PLC同时带动多个并联的负载时，应注意校验PLC的带负载能力。图5-12外部负载并联机外设置输出扩展法：对某些控制逻辑简单，而又不参与工作循环的设备，或者在工作循环开始之前必须预先启动的设备，可用不通过PLC控制。例如液压设备的油泵电动机的起动、停止控制就可以不由PLC来承担。3、矩阵式输出扩展法：如图5—13所示。在此例中，有8个输出点驱动16个负载，在梯形图编程再，需要用编程的方法确定每个负载，每个负载由行线和列线所在的输出继电器共同承担。图5-13矩阵式输出第三节可编程控制器实际应用时的注意事项电源电压的选择和接线PLC的工作电压一般分为直流24V、交流100~120V、交流200~240V三种。而输入接口的输入电源一般为直流5V、12V、24V、48V和交流的110V、220V。对模拟量的输入或数字量的输入以及按钮开关、微动开关、水银开关、光电开关、干簧开关和各种无触点开关，都适合于直流电源，可用较低电压。对于强电开关、大的行程开关则适合于交流电源，可用较高电压。接地PLC一般应与其他设备分别采用各自独立的接地装置也可采用公共接地方式，可与其他它弱电设备共用一个接地装置禁止使用串联接地的方式，也不要把接地端子接到一个建筑物的大型金属框架上。输出形式和适用的负载继电器输出晶体管输出双向输出表5-2PLC的开关量输出形式和适用的负载输出形式适用负载继电器一般触点可承受交流250V2A；直流24V2A干簧继电器、小型继电器、固态继电器、小容量的氖灯、发光管、白炽灯、电磁接触器、电磁铁、小容量的感性负载、电磁装置、电磁阀等晶体管一般承受直流24V0.5A环境温度在55℃以下继电器、指示灯等小容量装置。主要用于数控装置、计算机数据传输、控制循环传输等快速反应的场合双向晶闸管一般承受交流120～240V1A环境温度在55℃以下大容量的感性负载，如大接触器、电磁装置、小电机、大容量白炽灯输入接口应注意的事项当输入电源为交流电时，如果输入元件为感性器件，或者输入线过长（超过30m），由于感应电动势的干扰，即使没有输入信号，也可能引起误动作，因此要在输入点K两端并联RC电路，如图5-16所示，以降低异常感应电动势。图5-16交流输入保护当输入电流为直流时，输入触点是行程开关、微动开关、按钮等开关元件K，但为了显示，并联有发光二极管和相应的电阻，所以在K断开时，也会有电流，当这个电流超过可编程控制器的额定输入工作电流阀值时，就会引起误动作。因次要并联旁路电阻R，通过分流使输入电流减小，就可避免误动作。图5-17并联发光二极管的直流输入3.当输入电源为直流，触点K与发光二极管串联时（如带氖管的极限开关），为了使发光二极管能够点亮，也应增加一个并联电阻R五、输出接口应注意的事项PLC的输出为晶体管输出方式时，可在负载两端并联电阻R，把漏电流I减小为I1，如图5-20所示。图5-20避免晶体管阻断时的漏电流PLC的输出为继电器输出方式时，为减小火花放电对触点的侵害，可在PLC的输出继电器的触点两端并联RC吸收电路。当感性负载连接到PLC输出端时，同样需要加浪涌抑制器或二极管，以吸收负载产生的反电动势。PLC继电器或双向晶闸管输出PLC继电器或双向晶闸管输出PLC继电器或晶体管输出对于晶体管或双向晶闸管输出型的PLC，当负载是一个允许较高的冲击电流通过的设备时（如白炽灯），要确保晶体管或双向晶闸管的安全，应使起动电流不要超过10倍的额定电流。PLC继电器或晶体管输出对于易造成事故伤害的负载，除了在PLC的控制程序中加以考虑之外，还应在PLC之外设计紧急停车电路，设置事故开关、紧急停机装置等，使得一旦发生故障时，能及时切断引起伤害事故的负载电源。六、控制系统的抗干扰措施在可编程控制器控制系统安装和配线时，对这些可能产生的干扰，必须采取相应的抗干扰措施。供给可编程控制器的交流电源要加隔离变压器电源电压的影响一般可编程控制器允许电源电压的范围是±15%~﹣10%，若电源电压变动太大，应有监测元件检出波动信号，必要时停止PLC的运行。电源线的横截面积应足够大，以免产生过大的电压降可编程控制器的输入设备主要有传感器、光电开关、操作按钮、转换开关等，输出设备主是接触器线圈、电磁阀线圈等，要采取抗干扰措施。可在信号线的终端并联一个约（0.1~0.47）μF/25V的电容。引至PLC控制柜的电缆要尽量远离那些会产生电磁干扰的装置。一般要将PLC安装在专门的控制柜中，在安装PLC控制柜的四周，要留出200mm的净空间，保持良好的通风环境，且远离金属粉尘，有腐蚀性气体，高湿度、高温的场合，且要远离高电压、大电流的设备。小结：本章主要介绍了可编程控制器应用中一些实际注意的问题，并简要介绍了可编程控制系统设计的基本原则和步骤，在实际应用中注意以下问题：可编程控制器的设计步骤包括评估控制任务、PLC的选型、系统设计。PLC的选型应考虑PLC的型号、I、O输入、输出设备的数量和性质、PLC的功能、用户程序存储器的容量等方面。系统设计包括硬件设计和软件设计,系统调试分为模拟调试和联机调试。对可编程控制器应用时特别注意它的电源与接地的接线方式：为防止干扰经电源或输入端口窜入可编程控制器内部，应与其他设备分别接地，而不能共同接在一起后接地，应注意外部设备所使用的电源电压与可编程控制器机型和输入端电压等级一致，输出端接线应考虑到若是感性负载，应并联保护二极管，防止交流电源供电产生的噪声，应并联RC滤波器等。

学习目标：通过典型实例的分析，掌握可编程控制器设计的步骤；掌握程序调试方法；能够依据控制要求，进行顺序控制梯形图的设计。第六章可编程控制器应用举例两种液体混合装置设有两种液体A和B，在容器内按照一定比例进行混合搅拌，装置结构如图6-1所示。其中，SL1、SL2、SL3为液面传感器，当液面淹没时为ON;YV1、YV2、YV3为电磁阀；M为搅拌电动机。图6-1两种液体混合装置一、控制要求1.初始状态 此时各阀门关闭，容器是空的。YV1=YV2=YV3=OFFSL1=SL2=SL3=OFFM=OFF2.起动操作按下起按钮,开始下列操作：（1）YV1=ON，液体A流入容器；当液面到达SL3时，YV1=OFF，YV2=ON；（2）液体B流入，液面到达SL1时，YV2=OFF，M=ON；开始搅拌；（3）混合液体搅拌均匀后（设时间为10s），M=OFF，YV3=ON，放出混合液体；（4）当液体下降到SL2时，SL2从ON变为OFF，再过20s后容器放空，关闭YV3，YV3=OFF，完成一个操作周期；（5）只要没按停止按钮，则自动进入下一操作周期。3.停止操作按一下停止按钮，则在当前混合操作周期结束后，才停止工作，使系统停止处于初始状态。二、I/O通道分配及I/O接线图1.I/O通道分配在了解了系统要求和工艺要求和控制要求后，首先要做I/O通道分配，即把已知的输入信号和输出信号分配给PLC的指定I/O端子，具体如表6-1所示。表6-1I/O通道分配分类元件端子号作用输入SB10000起动按钮SB20001停止按钮SL10002液面高位传感器SL20003液面低位传感器SL30004液面中位传感器输出M1000搅拌电动机YV11004液体A流入电磁阀YV21005液体B流入电磁阀YV31006放出混合液体电磁阀2.PLC的I/O接线图根据I/O通道分配情况，可画出PLC的I/O接线图，如图6-2所示。图6-2两种液体混合装置的I/O接线图三、设计梯形图程序根据系统的控制要求及I/O通道分配，设计用锁存器控制的梯形图如图6-3所示。在初始状态，各继电器均为OFF。1.起动操作按起动按钮0000，使锁存器21115置为ON，21115使1110ON一个扫描周期，使锁存器21004置位，断开电磁阀YV1，使液体A流入容器。2.当液位上升到SL3时当液位上升到SL3时，0004由OFF变为ON，21104ON一个扫描周期，使1004复位，关闭电磁阀YV1。同时使1005置位，打开电磁阀YV2，使液体B流入容器。3.当液面上升到SL1时当液面上升到SL1时，0002由OFF变为ON，21102ON一个扫描周期，使1005复位，关闭电磁阀YV2，同时使1005置位，起动搅拌电动机M。此时启动定时器TIM00，10s后TIM00动作，使1000复位。4.搅拌均匀后放出混合液体在1000的下降沿通过后沿微分指令DIFD使1006置位，断开电磁阀YV3，开始放出混合液体。5.当液位下降到SL2时当液位下降到SL2时，0003由ON变OFF，在下降沿使21103ON一个扫描周期，置位21114，启动定时器TIM01，20s后使1006复位，关闭电磁阀YV3，此时容器已放空。6.自动循环工作若未按停止按钮0001，则在TIM01的计时时间到时，使1004置位，自动进入下一操作周期。7.停止操作当按下停止按钮时，0001为ON，将锁存器21115复位，不能时电磁阀YV1断开，系统执行完本周期的操作，停留在初始状态。图6-3两种液体混合装置PLC控制梯形图第二节大电动机的Y—Δ起动控制Y—Δ起动是笼型电动机的降压起动方式之一，将电动机定子绕组接成Y形起动，起动电流是用Δ形接法直接起动的三分之一，达到规定的速度后，再将电动机的定子绕组切换成Δ形运行。这种减少起动电流的起动方法，适合于容量大、起动时间长的大电动机起动，或者在受到电源容量限制，为避免起动时过大的起动电流造成电源电压下降过大时使用。一、控制要求Y—Δ起动控制时的时序图如图6-7（b）所示，当主接触器KM1与Y接法接触器KM2同时接通时，电机工作在Y形起动状态；而当主接触器KM1与Δ形接法接触器KM3同时接通时，电机就工作在Δ形接法的正常运行状态。图6-7Y—Δ起动控制时的时序图由于PLC内部切换时间很短，必须有放火花的内部锁定。TA为内部锁定时间。当电机绕组从Y形切换到Δ形接法时，从KM2完全截止到KM3接通这段时间即为TA，其值过长多短都不好，应通过实